Поляризация при двойном лучепреломлении

Явление двойного лучепреломления наблюдается при прохо­ждении света через прозрачные кристаллы, являющиеся оптиче­ски анизотропными средами. Это явление впервые было обнару­жено для исландского пшата. Если на этот кристалл направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два луча, параллель­ные друг другу и падающему лучу (рис. 6).

Один из лучей подчиняется обычному закону преломления и называется обыкновенным (о); для второго луча этот закон не­льзя применить, поэтому этот луч получил название необыкно­венного (е).

В кристалле исландского пшата существует одно направле­ние, называемое оптической осью кристалла, вдоль которого двойное лучепреломление не наблюдается. Имеются одноосные (такие, как исландский пшат) и двуосные кристаллы, у которых имеются две оптические оси.

Плоскость, проходящая через направление луча света и опти­ческую ось кристалла, называется главной плоскостью. Иссле­дование поляризации при двойном лучепреломлении показывает, что в обыкновенном о-луче колебания светового вектора проис­ходят перпендикулярно главной плоскости, а в необыкновенном o-луче — в главной плоскости (рис. 6). Таким образом, пада­ющий неполяризованвый луч оказывается разделенным на два луча, плоскополяризованных во взаимно перпендикулярных на­правлениях.

Двойное лучепреломление объясняется тем, что в анизо­тропных средах диэлектрическая проницаемость £ зависит от на­правления. Показатель преломления п = и скорости рас­пространения света вдоль различных направлений неодинаковы, т.е. n_e ≠ п₀ и с_е ≠ с₀. В обыкновенном луче колебания вектора Е происходят перпендикулярно главной плоскости кристалла, и скорость световой волны с₀ = где — значение в напра­влении, перпендикулярном оптической оси, будет постоянной.

В необыкновенном луче угол между вектором Е и оптической осью зависит от направления луча, ε ≠ const. Необыкновенные лучи распространяются по различным направлениям с различ­ными скоростями с_е=с/n_e=const.

В некоторых кристаллах один из лучей поглощается силь­нее другого. Это явление называется дихроизмом. В кристалле турмалина обыкновенный луч поглощается на расстоянии 1 мм. Явление дихроизма использовано при создании поляризационно­го устройства, называемого поляроидом. Это тонкая целлулоид­ная пленка, в которую вкраплены кристаллы сульфата йодистого хинина, поглощающие в видимом диапазоне о-лучи при толщине ≈ 0,1 мм полностью. Возможно изготовление поляроидов с пло­щадью поверхности ~ м².

Для получения поляризованного света используются также призмы из исландского шпата. Рассмотрим в качестве приме­ра устройство призмы Николя, которая склеена из двух частей с помощью канадского бальзама с п = 1,55 вдоль линии АВ (рис. 7). При соответствующем подборе углов обыкновенный луч (п₀ — 1,66) испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела сред АВ (п₀ > п), а затем поглощается зачерненной гра­нью СВ. Необыкновенный луч (п_e=1,51) выходит из кристалла параллельно падающему лучу.

Преимущество призм по сравнению с поляроидами состоит в малом поглощении света, термостойкости и высокой степени поляризации света.